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CONOSCENZA BASE DEL SOLE 3) LA SUPERFICIE DEL SOLE

Malgrado il Sole sia una “palla di gas” non esistendo discontinuitá brusche come quelle che ci sono sulla Terra e che dividono l´acqua dal suolo, l´osservazione a luce bianca é l´osservazione della intera radiazione ricevuta sulla Terra, e questa osservazione mostra che il disco solare é limitato per un bordo molto nitido e fine (dell´ordine di centinaia di chilometri), corrispondente ad una vera discontinuitá nella sua brillantezza.
Questo strato superficiale, da cui proviene la quasi totalitá della luce emessa dal Sole, è chiamata FOTOSFERA ed ha una temperatura di circa 5.800 K.

La fotosfera a luce bianca. La fotosfera ha uno spessore di poche centinaia di chilometri, una frazione molto piccola comparata con il raggio fisico che è di circas 700 000 km. Nella immagine si puó distinguere perfettamente l´oscuramento verso il bordo del disco, dovuto a una temperatura piú bassa negli strati supefiiali: La temperatura delle regioni da cui arriva la luce é di circa 6.400 K. nel centro del disco, e di circa 4.500 K. nel bordo.

Sopra la fotosfera si trova uno strato di circa 2.000 chilometri di spessore, la CROMOSFERA, dove si puó verificare un nuovo aumento della temperatura. Poi abbiamo la CORONA, alone di luce bianca visibile a occhio nudo quando si verifica una eclisse totale di Sole. Questo alone puó arrivare a circa 3 milioni di chilometri e dove la temperatura arriva a valori superiori al milione di gradi Kelvins. Tutte queste regioni assieme formano quella che si chiama ATMOSFERA solare.

fotosfera, cromosfera e corona. La fotosfera, strato turbolento della superfície del Sole, si presenta tanto brillante che é poi lúnica parte normalmente visibile. Ci sono diverse catteristiche associate ad essa, le piú comuni le macchie e le eruzioni. Immediatamente dopo la fotosfera, troviamo la cromosfera, una vasta regione di vari migliaia di chilometri di spessore e oltre questa separata da una stretta zona di transizione abbiamo la corona cioé l´atmosfera esterna del Sole.

Come é evidente nelle immagini del Sole, esiste un congiunto variato di strutture che possono essere identificate negli strati sopra la superficie. La forma e caratterística di queste strutture possono variare molto anche come numero, dipendendo dal livello di attivitá del Sole. Questo tipo di fenomeni sono normalmente associati al campo magnetico nella superficie solare, e alla interlegazione di questi con la convenzione e rotazione differenziale. Alcuni di questi, come la granulazione e supergranulazione, sono manifestazioni nella fotosfera della convenzione che si sviluppa nell´interno, in quanto che gli altri, come le macchie solari, flares e prominenze, si localizzano piú sopra, essendo fortemente legati alla presenza di campi magnetici. É nella corona che ha origene il vento solare, una corrente di bassa densitá di particelle caricate, la maggior parte elettroni e protoni, che si propaga attraverso tutto il Sistema Solare a circa 450 Km/s. L´intensitá e velocitá del vento solare sono fortemente relazionati con i livelli di attivitá solare, potendo avere effetti drammatici sul nostro pianeta, che vanno dalla interfernza nelle trasmissioni radio fino al fenomeno delle aurore boreali. La presenza del vento solare é ancora abbastanza visibile nell´effetto che provoca nelle code di ioni delle comete e nelle traiettorie delle sonde spaziali.

Eclisse solare totale. Questa é una composizione di immagini che coprono praticamente tutto il campo, rivelando allo stesso modo tutta la corona in un solo tempo di esposizione.

Il campo magnético del Sole é multo forte (giudicando con i termini terrestri) e abbastanza complesso. La sua magnetosfera, conosciuta anche come eliosfera, si estende oltre l´orbita di Plutone.

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CONOSCENZE BASE SOLE 2) L`INTERNO DEL SOLE

Basicamente, il Sole é uma enorme sfera di gás incandescente di seconda generazione, cioé si é formata a partire dalla aggregazione di materia in una nube di gas e polvere risultante dalla distruzione di un´altra stella piú vecchia, ció é giustificato per la presenza di elementi piú pesanti dell´idrogeno e dell´elio. Nel suo centro, la pressione e temperatura arrivano a valori tali che permanentemente lí si processano reazioni nucleari, a partire delle quali si produce tutta l´energia che il Sole irradia. Queste reazioni che occorrono nel nucleo del Sole, reazioni di fusione dei nuclei di atomi leggeri come l´idrogeno che si trasformano in altri piú pesanti come l´elio, sono possibili data l´elevata temperatura e le pressioni esistenti, rispettivamente di 15 milioni di gradi Kelvin e di 250 mila milioni di atmosfere. La compressione dei gas nel nucleo arriva ad una densitá 150 volte superiore a quella dell´acqua.

Nel centro del sole, la pressione e la temperatura arrivano a valori che permettono la fusione dell´idrogeno in Elio, producendo energia che viene irradiata nello spazio.

Schema semplificato della fusione dell´idrogeno in elio

Tutta l´energia é cosí prodotta nel nucleo, dove, ogni secondo circa di 700 milioni di tonnellate di idrogeno sono convertiti in in circa 695 milioni di tonnellate di elio e 5 milioni di tonnellate di energia, o l´equivalente a T 3,8 x 1033 ergs (3,8 x 1023 W) in forma di raggi gamma.
Man mano che si porta in direzione della superficie, questa energia é continuamente assorbita e nuovamente irradiata a temperature sempre piú basse, in maniera che quando l´energia arriva nella superficie, essa é principalmente luce visibile. Questo flusso di energia dal centro verso l´esterno, cioé dalle zone piú calde a zone piú fredde, é fatto in grande parte per radiazione, trasporto di fotoni, eccetto nell´ultimo 30% del cammino verso la superficie dove si processa essenzialmente per convenzione.


Transporte de energia
Nel Sole, il trasporto di energia é fatto per radiazione (dal centro fino a circa 200 mila chilometri dalla superficie) e per convenzione negli strati superiori.

Equilíbrio idrostático
Il gradiente di pressione, da dentro per fuori, é contraria alla forza di gravitá, mantenendo il Sole in equilibrio idrostatico.

La produzione e trasporto di questa energia fino la superficie si trova associata ad un gradiente di pressione, diminuendo dall´interno verso l´esterno, capace di contrariare la la forza di gravitá e mantenere il Sole in equilibrio.

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Nowcasting solare : Crescita AR 1818 & 1817 & 1°Capitolo “Conoscenze basi del Sole”

Per molti di noi, è il meritato periodo delle vacanze.
Alleggeriamo quindi i contenuti della piattaforma, riproponendo per le prossime settimane i vari capitoli delle “Conoscenze basi del Sole“, intervallati da piccole sorprese e sempre, con un occhio di riguardo, rivolto verso quelle importanti vicende che madre natura potrebbe regalarci in queste settimane.
Un sentito saluto rivolto anche a tutte quelle persone che sono alle prese con il lavoro e/o delicate contingenze di natura familiare.
L’ammistrazione di Nia, Michele

Veloce aggiornamento della situazione solare attuale.
L’ipotesi di una probabile fase di ripresa delle manifestazioni solari, che avevo ipotizzato in questo mio precedente lavoro : http://daltonsminima.altervista.org/?p=26248, sembra poter trovare conferma in quest’ultime 24h.

06 Agosto – 14 Agosto 2013
Ingresso allineamento planetario Saturno-Venere-Sole-Mercurio (6 Agosto) e successivo ingresso Giove-Marte-Mercurio-Sole (14 Agosto).

Abbiamo nell’emisfero sud, nascita di due macchie solari (Ar 1817 ; 1818 ) dalla interessante evoluzione della coalescenza magnetica. Nelle passate ore, Ar 1817 ha generato un flare di cat. C8.4.
Nulla di particolarmente significativo da segnalare per il momento, ma situazione da monitorare , visto e considerato che la regione è in procinto di posizionarsi fronte Terra.

L’evoluzione delle due regioni, ben visibile in questa animazione.

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1°) Capitolo Sole – Proprietá globali

Il Sole é la stella piú vicina a noi ed é delle centinaia di migliaia che esistono nella nostra Galassia. Il Sole “costituisce il “centro” del nostro Sistema Solare intorno al quale girano tutti i pianeti che lo costituiscono, inclusa la Terra, comete e asteroidi. Il Sole, non solo governa questi movimenti orbitali come, data la sua vicinanza, é il responsabile per la vita sulla Terra, che senza l´astro, sarebbe manifestamente impossibile.

IL SOLE

Occupando una posizione media in un braccio della spirale, con circa 8,5 mil persecs (30 mila anni luce) dal centro galattico, il Sole ha come vicina piú prossima, ad una distanza di 4,3 anni luce la stella Próxima Centauri, con cui partecipa nel movimento di rotazione di rotazione delle stelle attorno alla Galassia: ad una velocitá di 250 km/s, completa una rivoluzione in circa 200 milioni di anni.

Il Sole nel sistema solare in una rappresentazione artistica

Localizzazione del Sole nella Galassia in una rappresentazione artistica mostrando la posizione del Sole nella Via Lattea con differenti viste

Dovuto alla sua situazione nella Galassia, alla sua fase di evoluzione, alle sue dimensioni e luminositá, il Sole si presenta come una normalissima stella con dimensioni medie e con circa 4,5 miliardi di anni di “vecchiaia” (circa la metá del suo tempo previsto di vita), essendo classificata come una stella nana di classe spettrale G2 e le cui caratteristiche sono le seguenti:

Massa: M = 1,989 x 10^30 kg

Raggio equatoriale: R = 695 000 km

Densitá média: r = 1409 kg/m3

Densitá al centro: r = 160 000 kg/m3

Distânza dalla Terra: 1 UA = 1,496 x 10^8 km

Luminositá: L=3,9×10^26watts=
=3,9×1033 ergs/s

Temperatura efettiva: Tef = 5785 K

Temperatura al centro: Tc = 15 000 000 K

Magnitudine assoluta bolométrica: Mbol = 4,72

Magnitudine assoluta visuale: MV = 4,79

Tipo spettrale e classe di luminositá: G2 V

Índici dei colori: B-V=0,62
U-B=0,10

Composizione chimica principalel: (% nº)
Idrogéno = 92,1 %
Elio = 7,8 %
Ossigéno = 0,061 %
Carbonio = 0,030 %

Composizione chimica principale (% massa):
Idrogéno » 73 %
Elio » 25 %
elementi piú pesanti » 2%

Período rotazionale: all´equatore 25 giorni
nei poli 36 giorni
all´interno 27 giorni

Per avere piú concreta delle dimensioni del Sole, il diametro equatoriale del Sole (1.392.400 km) equivale a circa 109 volte il diametro della Terra e il suo volume 1,41 x 1027 m3 é di 332.830 terre.

Dimensione comparativa del Sole con le altre stelle conosciute. Questa immagine comparativa delle dimesioni del Sole con le altre stelle conosciute, permette di farci precepire perché il Sole é classificata come una stella Nana.

Dala sua nascita, quasi la metá dell´idrogeno esistente nel suo nucleo giá é stato consumato nella produzione di energia che irradia.

Dimensioni relative del Sole e della Terra. In questo montaggio. approssimativamente in scala, é possibile comparare le dimensioni realative del Sole e della Terra.

Per essere una stella di caratteristiche medie, ci vorrà altrettanto tempo (4,5 miliardi di anni) per trasformare il restante idrogeno in elio, dopo passerá per radicali cambiamenti con un grande aumento della temperatura e una diminuzione della luminositá, con conseguente distruzione della Terra e la formazione di una nebulosa planetaria.l

La nebulosa planetária "Occhio di gatto" - NGC 6543 La morte di una stella di massa identica a quella del Sole risulta nella formazione di una nebulosa planetaria.

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Identificato il carbonio primario che ha dato origine alla vita

Fabbrica degli elementi

 

 “]

Praticamente tutti gli elementi chimici più pesanti dell’elio richiedono le condizioni estreme che si trovano   all’interno delle stelle per formarsi.

Nel caso del carbonio-un elemento essenziale per la vita sulla terra- è necessario che il suo nucleo passi attraverso uno  stato intermedio, affinché egli possa formarsi all’interno delle stelle.

Questo stato denominato di Hoyle-è una forma del nucleo di  carbonio ricco  di energia, un passaggio intermedia tra il nucleo di elio e il nucleo di carbonio, molto più pesante.

Il problema è che gli scienziati hanno  cercato di calcolare lo stato di Hoyle per quasi 60 anni, senza successo.

Se lo stato di Hoyle non esistesse, le stelle potrebbero generare solo una piccolissima quantità non solo di carbonio ma anche di altri elementi più pesanti come il ferro, azoto e ossigeno.

Vale a dire che senza questo passaggio intermedio, l’universo non sarebbe più di un gas o un massa gelatinosa, con pochissimi elementi più pesanti.

Senza questo tipo specifico  del nucleo di  carbonio, la vita come la conosciamo non sarebbe stata possibile- e, alla fine, anche l’universo come lo conosciamo non esisterebbe.

Ma la vita e l’universo esistono, con tutti gli elementi pesanti, il pezzo mancante del puzzle dovrebbe essere da qualche parte.

Stato di Hoyle

Il processo di formazione di carbonio all’interno delle stelle è chiamato processo triplo alfa: due particelle alfa che sono i  nuclei di elio, reagiscono per formare il berillio-8, che a sua volta reagisce con una terza particella alfa  per formare il carbonio-12.

Questo, tuttavia, non è il carbonio-12 che conosciamo oggi, ma uno stato  speciale ad alta energia  o  stato di Hoyle.

Identificado carbono primordial que deu origem à vida
Il processo di formazione di carbonio all’interno delle stelle è chiamato processo triplo alfa. [Immagine: CSIRO]

Lo stato di Hoyle non è esattamente un atomo, ma uno stato di risonanza, che significa che essa non può essere individuata spazialmente e ha una emivita  determinata dalla carenza di energia al limite di emissione della particella.

Solo 1  ogni 2500 stati di risonanza realmente decadono  e generano  una  carbonio-12 stabile, come la conosciamo.

Fred Hoyle previde la risonanza dello stato nel 1954 e per fortuna della vita e forse dell’intero universo, alcuni anni dopo degli esperimenti dimostrarono  la sua esistenza.

Ma, finora, nessuno era in grado di comprendere esattamente lo stato di risonanza e descriverlo matematicamente.

EURECA

“Ma ora, ci siamo riusciti,” celebra il Dr. Ulf-g. Meibner, dell´Università di Bonn, in Germania. “Tentativi per calcolare lo stato di Hoyle hanno fallito dal 1954″.

Immaginiamo lo stato di Hoyle come una sola strada che collega  due valli, separate da una catena montuosa. Nella prima valle, tutti i percorsi portano a questa unica strada-senza via d’uscita, e quindi non si può arrivare  alla prossima  valle.

Nella prima valle, tutto quello che si dispone ha tre nuclei di elio. Essi devono passare per arrivare dall´altra parte, e quello che esce é un atomo di carbonio molto più pesante.

Il problema è come questi tre nuclei debolmente connessi, praticamente una “nuvola” di nuclei di elio, si  condensano nell’atomo di carbonio.

Identificado carbono primordial que deu origem à vida
[Immagine: Chernykh et al.]

Principi primi

“Questo è come se si voleva analizzare un segnale radio, dove un trasmettitore principale e più trasmettitori secondari  stessero interferendo l´uno con l´altro,” illustra il Dr. Evgeny Epelbaum, co-autore della ricerca.

Il trasmettitore principale è il nucleo stabile di carbonio da cui la vita si é  strutturata.

“Ma siamo interessati a un nucleo di carbonio instabile e pieno di energia, per questo dobbiamo  separare il segnale più debole del trasmettitore radio da quello che ha segnale più forte e dominante attraverso un filtro di rumore,” spiega Epelbaum.

Secondo i ricercatori, questi calcoli erano falliti perché non si stava adottando  una sufficiente precisione per le forze che agiscono tra i vari nuclei, -è quello che gli scienziati chiamano calcolo dei primi principi, che partono dalle più fondamentali  forze della natura per simulare l´evoluzione, in questo caso, degli atomi di carbonio.

Dopo una settimana di utilizzo di un supercomputer, gli scienziati hanno ottenuto risultati che corrispondono così bene con i dati sperimentali che credono effettivamente di aver calcolato  lo stato di Hoyle.

Identificado carbono primordial que deu origem à vida
Il Professor Fred Hoyle predisse la risonanza dello stato di carbonio-12 nel 1954, ma nessuno era in grado di capire completamente. [Immagine: Wikimedia]

Principio antropico

“Ora possiamo esaminare questo nucleo essenziale di carbonio in ogni dettaglio,” dice il Dr. Meibner. “Stabiliremo le dimensioni e la sua struttura. E questo significa anche che ora possiamo esaminare in dettaglio l’intera catena di formazione degli elementi chimici”.

Per decenni, lo stato di Hoyle è stato il miglior esempio per la teoria che le costanti fondamentali della natura devono avere, perché altrimenti non saremmo qui a osservare l’universo-questo è chiamato il principio antropico.

“Per stato di Hoyle, significa che egli deve avere esattamente la quantità di energia che  ha, altrimenti noi non esisteremmo,” dice il Dr. Meibner. “Ora possiamo calcolare se, in un mondo diverso, con altri parametri, lo stato di Hoyle avrebbe effettivamente  un’energia diversa se confrontato con la massa di tre nuclei di elio.”

Se questo è confermato, i calcoli del   principio antropico sarebbero convalidati scientificamente.

Bibliografia:

Calcolo di ab initio dello stato Hoyle
Evgeny Epelbaum, Hermann Krebs, Dean Lee, Ulf-g. Meibner
Physical Review Letters
09 Maggio 2011
Vol.: 106, 192501 (2011)
DOI: 10.1068 / PhysRevLett. 106.192501

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Le reazioni nucleari nel sole 9: Il ciclo Bethe – Weizsäcker oppure CNO (FINE)

Hans Bethe e Carl Friedrich von Weizsaecker (fratello del ex presidente della Repubblica Federale Tedesca) hanno elaborato indipendentemente il ciclo CNO:

12C + 1H              →           13N  + g               + 1,95 MeV

13N                       →           13C   + e+ + νe       +2,22 MeV

13C + 1H              →           14N  + g               + 7,54 MeV

14N + 1H             →           15O  + g               +7,35 MeV

15O                       →           15N  +  e+ + νe      +2,75MeV

15N + 1H             →           12C   + 4He         +4,96 MeV

 

Hans Bethe, tedesco emigrato nel 1933 a causa delle leggi razziali, era il capo del gruppo teoria del progetto Manhattan che nella seconda guerra mondiale ha sviluppato la bomba a fissione.

Carl Friedrich von Weizsaecker aveva l’incarico di sviluppare la bomba a fissione nel Terzo Reich. Lui di seguito diceva che non era possibile per mancanza di risorse e che era contento così. Ha negato la versione che lui avrebbe sabotato questo sviluppo.

Qualche analisi delle reazioni:

Fusione 12C + 1H

L’integrale sulla finestra di Gamow a 15 milioni di gradi è di 2,544 x 10-18. Per confronto: L’integrale sulla finestra di Gamow per la reazione di fusione tra due nuclei di elio 3 è di 1,06 x 10-14.

L’esotermia: 1,95 MeV

Il nucleo che nasce, il 13N, ha il primo livello eccitato a 2,3649 MeV, largo 31,7 keV. Dalla reazione questo livello eccitato non può essere raggiunto, l’energia (esotermia) è insufficiente. Si raggiunge direttamente lo stato fondamentale del azoto 13. Questo riduce ulteriormente la reattività, perché simultaneamente l’energia in eccesso dev’essere consumata con l’emissione di un quanto gamma, cioè un’interazione elettromagnetica.

Al ciclo Bethe Weizsaecker si attribuisce lo 1,7% della produzione dell’energia del sole. Come questo è stato calcolato è introvabile.

Il decadimento beta del azoto 13

L’azoto 13, nato dalla fusione carbonio 12 + idrogeno, fa un decadimento beta più, con l’emissione di un positrone e un neutrino. L’azoto 13 si trasforma in carbonio 13. Dimezzamento in condizioni terrestri: 10 minuti.

In condizioni terrestri un solo modo di decadimento beta è osservabile: L’emissioni di un positrone e di un neutrino. Il nucleo di azoto 13 invece di emettere un positrone potrebbe assorbire anche un elettrone. L’elettrone disponibile è un elettrone interno (1s) dell’atomo. La sua energia è precisamente determinata. Il numero di canali del decadimento “normale” è talmente superiore che la cattura di un elettrone non può essere osservata. Nel centro del sole la densità di elettroni in confronto a quella terrestre è alta e la loro energia è termica. Gli elettroni non sono legati. La probabilità di cattura di un elettrone può essere superiore per svariati ordini di grandezza.

C’è un ulteriore modo di decadimento beta non considerato normalmente:

La cattura simultaneo di un elettrone e di un antineutrino. Anche questa reazione sulla terra non è osservabile. Il numero di “canali” di reazione è piccolissimo. Nel sole invece questo numero di “canali” di reazioni è alto. Questo tipo di decadimento potrebbe essere una delle cause dei neutrini solari in numero troppo piccolo. Ogni volta che viene assorbito un antineutrino, manca un neutrino.

Questo decadimento beta nel sole è più veloce che sulla terra.

Fusione 13C + 1H

L’integrale sulla finestra di Gamow: 2,33 x 10-18. Esotermia: 7,54 MeV

Anche in questa fusione non è raggiungibile un livello eccitato del azoto 14. Procede con l’emissione di un quanto gamma verso un livello inferiore a 7,54 MeV. Tutti questi livelli decadono con l’emissione di quanti gamma verso lo stato fondamentale dell’azoto 14.

Fusione 14N + 1H

L’integrale sulla finestra di Gamow: 1,98 x 10-20. Un po’ piccolo. Si vedono la repulsione elettrostatica maggiore e l’effetto tunnel più modesto. Esotermia:7,35 MeV

Nasce un nucleo di ossigeno 15. Non c’è alcun livello eccitato in corrispondenza con l’energia liberata dalla reazione. Tramite l’emissione di un quanto gamma livello di energia inferiore sono raggiungibili, che decadono tutti verso lo stato fondamentale dell’ossigeno 15.

Il decadimento beta del ossigeno 15

L’ossigeno 15 è un nucleo usato in medicina nucleare. Emette positroni e neutrini. I positroni si annientano immediatamente con elettroni dell’ambiente. Nascono due quanti gamma con 511 keV ciascuno che vanno in direzioni esattamente contrapposte.

La semivita dell’ossigeno 15 in condizioni terrestri è di 122,4 secondi. Diventa azoto 15.

Il decadimento beta più con l’emissione di un positrone trova sempre la concorrenza del assorbimento di un elettrone. L’assorbimento di elettroni sulla terra diventa visibile nelle condizioni in cui l’emissione di un positrone diventa impossibile per mancanza di energia. Se l’emissione del positrone è possibile, l’energia di questo copre tutto lo spettro dell’energia disponibile, mentre l’assorbimento di un elettrone è possibile con un’unica energia precisa, quello dell’elettrone legato.

Nel sole c’è da aspettarsi un assorbimento di elettroni molto più efficace. Il tempo di dimezzamento dell’ossigeno 15 nel sole sarà più breve del tempo terrestre.

C’è un’ulteriore possibilità: anche in questo caso invece dell’emissione di un neutrino, il nucleo può catturare un antineutrino.

La fusione del N15 con un protone

Tradizionalmente questa reazione è scritta così:

15N + 1H             →           12C   + 4He         +4,96 MeV

Come se si trattasse di una reazione diretta. Un errore storico. Il nucleo intermedio è ossigeno 16. Era inconcepibile che il nucleo di ossigeno 16, uno dei più stabili, facesse un decadimento alfa esclusivo. Invece è proprio così.

La reazione è da riscrivere:

15N + 1H             →           16O  + 12,115 MeV         passo 1 della reazione

Oppure

15N + 1H             →           16O *                                                      

 

16O* significa che viene popolato un livello eccitato dell’ossigeno 16. Questo livello si trova a 11,6 MeV ed è largo 0,8 MeV. La reazione di fusione tra azoto 15 e idrogeno 1 avviene in risonanza. Cammina.

Il livello eccitato 11,6 MeV dell’ossigeno 16 è un 3-(3 è l’impulso di rotazione, “meno” sta per la parità, una particolarità della funzione d’onda del nucleo). Significa che il nucleo gira veloce. L’impulso rotativo è di tre unità. Non può decadere con l’emissione di un quanto gamma verso lo stato fondamentale dell’ossigeno (è proibito, ma non impossibile). Potrebbe decadere con una cascata di due o tre emissioni gamma verso questo stato fondamentale. Invece fa un decadimento alfa  verso il carbonio 12. Si può scrivere il secondo passo della reazione:

16O *                     →           12C        +  4,94 MeV       passo 2 della reazione

Questa reazione può popolare il livello base del carbonio 12 oppure il primo livello eccitato a 4,439 MeV

In tutt’e due i casi l’eccesso di energia va in energia cinetica dei nuclei creati, soprattutto nella particella alfa (=nucleo di elio4).

Nel ciclo Bethe Weizsaecker il carbonio 12 viene “riciclato”, fa da catalizzatore. La sua concentrazione nel centro del sole dovrebbe restare costante.

Però:

La concentrazione di carbonio 12 sulla superficie del sole:           3 ppm

Carbonio 12 su giove:                                                                                  tra volte tanto

Ossigeno 16 su giove:                                                                                  trenta volte di meno rispetto al sole

Probabilmente al centro del sole la concentrazione del carbonio 12 è ancora più basso. Basato sull’assunzione che le concentrazioni degli elementi su giove siano uguali a quelle del sole prima dell’innesco delle reazioni nucleari.

Il carbonio nel sole si è consumato. Si è trasformato in ossigeno 16.Come?

La transizione dal nucleo eccitato 11,6 MeV dell’ossigeno verso lo stato fondamentale dell’ossigeno 16 è solo proibita, ma non impossibile. Tanto rara che sulla terra non è stata osservata. Ma nel sole nel giro di 4,6 miliardi di anni questa transizione può aver consumato del carbonio 12.

Ci sarebbe un altro modo per eliminare il carbonio 12:

La fusione tra carbonio 12 e elio 4. Risultato ossigeno 16. L’integrale sulla finestra di Gamow per questa reazione a 15 milioni di gradi è di 1,001 x 10-43. Questo significa che nel sole questa reazione non c’è. Ma nelle stelle più grandi e più caldi del sole si trova.

Conclusione:Dalle differenze di presenza di carbonio 12 e ossigeno 16 tra giove e il sole si possono trarre due conclusioni: Il ciclo Bethe Weizsaecker funzione ed ha un “buco”. Il riciclo del carbonio 12 non è perfetto. Trasforma una piccola parte in ossigeno 16.

-FINE-

Elmar Pfletschinger